一种大型数据中心基础设施综合管理系统的设计与实现论文资料下载.pdf

1、1 0 0 99 4 9 2（2 0 1 4）0 70 0 7 70 4 A De s i g n a n d I mp l e me n t a t i o n o f I n f r a s t r u c t u r e M a n a g e me n t S y s t e m i n a La r g e-S c a l e Da t a c e n t e r PAN Zo n g x i a （Z TE I CT T e c h n o l o g y C o ，L t d，S h e n z h e n 5 1 8 0 5 7，C h i n a）Ab s t r a c t

2、：As t h e s e r v i c e c a r r i e r o f c l o u d c o mp u t i n g a n d mo b i l e i n t e rac t，l a r g e-s c a l e d a t a c e n t e r i s n o w f a c i n g ma n y c h a l l e n g e s s u c h a s i n c r e a s i n g l y c o mpl e x s y s t e m，s e rio u s f a u l t i mp a c t，l a c k o f p r o

3、f e s s i o n a l ma i nt e n a n c e s t a f f a n d e n e r g y c o n s u mp t i o n a u g me n t a t i o n e t c T h i s a r t i c l e d e s c rib e s t h e a r c h i t e c t u r e a n d f u n c t i o n a l c h a r a c t e ris t i c s o f d a t a c e n t e r i n f r a s t r u c t u r e i n t e g

4、r a t e d ma n a g e me n t p l a t f o r m t h r o u g h a r e a l i mp l e me n t a t io n c a s e，a n d i n t r o d u c e s h o w t o s o l v e t h e d i l e mma o f d a t a c e n t e r ma n a g e me n t b y c o mp r e h e n s i v e mo n i t o rin g a n d i n t e l l i g e n t ma n a g e me n t p

5、 l a tf o r m Ke y wo r ds：d a t a c e n t e r；i nfr a s t ru c t u r e i n t e gra t e d ma n a g e me n t p l a tf o rm；PUE 0 前 言 数据中心起源于2 0 世纪6 0 年代，发展至今，数据 中心先后经历 了计算 中心、信息中心和服务 中心的三个发展阶段n 。信息服务的集约化、社会 化和专业化发展使得因特 网上 的应用、计算和存 储资源 向数据中心迁移-z-。随着云计算和移动互联 网的快速发展，数据中心作为核心服务载体，需 要稳定可靠的运行环境，及时发现事故隐患，增

6、强事故处理能力，优化资源利用率p 。所以有必要 建立一套完善、智能、可靠 的综合管理系统，对 数据中心的环境进行集中监控、统一管理，真正 做到实时化、智能化、网络化。数据中心综合管理系统的范围可涵盖物理 基础设施和 I T 资产管理、业务运营等所有功能 模 块4 1。但 在 实 际应 用 中，因基 础设 施 和 I T架 构、运营通常是不同专业团队运作维护，且交叉 较少，两大功能模块的相对独立部署更有利于简 化系统、增加可靠性，因此本文仅讨论基础设施 部分的管理系统。1 需求分析 基础设施综合管理系统是对数据中心 的各类 动力设备、机房环境实施集 中监控 管理的系统，通过遥测、遥信、遥控、遥调

7、，实时监视动力设 备 和机房 环境 的运行状 态，记 录 和处 理相 关数 据，通过智能分析预防故障、快速排障，提高系 统的可靠性及数据中心设备的安全陛。本论文引用项 目的基本情况是：建筑面积共 计 1 4 3 4 0 平方米，其中包括室外场地 1 9 1 0 平方米（室外油机房 8 2 0 平方米、室外地下水池 2 2 0 平方 米、冷却机组 占地8 6 0 平方米、室外储油罐 l 0 平 收稿 日期：2 0 1 40 51 6 圈圈 翟豳 与开发 方米）。数据中心共规划6 0 个微模块，9 0 0 个服务 器机柜，平均每机柜 6 5 k W。综合管理系统需监 控的设备和系统如表 1 所示。

8、表1 数据中心监控管理对象及测点举例 设备大类 设备子类 测点举例 高 低压配电柜、逆变 备 曩 流配电设备、柴油发电机 三相电压、三相电流、峰电 度、谷电度、平电度、开关状态、过流跳闸告警、速断跳闸告警、失 压跳闸告警、接地跳闸告警等 。要常 环 境 设 备享 调 ：设 ；氰温 湿 漏 水 一 安 防 设 备 监 控 雪 门 禁 设 备、视 频 蓑 篓 消防 设备防系 早期消防系统、消状态 感、温 感、运行状态、报警 2 综合管理系统设计 2 1系统概述 基于上述需求分析，数据 中心基础设施管理 系统采用动环视频一体化监控 的解决方案，在动 环监控量 的采集和视频信号的采集上做 到功能互 通

9、，在传输上采用一体化组网，在监控中心也采 用 同一平 台进行动环和视频的管理，实现数据中 心基础设施的综合管理。该方案依托 I P网络，采用分布式部署 的系统 架构，可 以实现对机房 内所有环境设备 的统一集 中全方位监控管理，提供美观友好的监控管理、查询界面，受控设备若出现异常情况，系统即 自 动通过 网络，通过声光、短信、电话、语音、桌 面、邮件等方式及时报警，并直观地锁定异常或 故障部位，确保机房管理维护人员第一时问掌握 机房的异常状态，及时启动应急预案，迅速排 除 故障，确保系统的可靠运行。2 2系统结构 基础设施综合管理系统采用分 布式架构，监 控平台采用标准接 口，可灵活扩容和增加

10、系统，提供双机热备以保障高可靠运行，现场处理单元 采用嵌人式设备，避免机械故障。管理系统逻辑 上包括信息采集子系统和信息管理子系统。系统 结构参见图 1。信息采集子系统主要包括监控主机及末端信 息采集设备。每台监控主机提供 1 2 路A I D I 通用 采集通道、2 路D I 通道、4 路专用通道、4 路数字 控制量输 出D O通道；通用 A I D I 或 D I 通道可连接 各种传感器，如压差传感器、水浸传感器等，专 用通道可直接测量温度、电池总电压 以及烟雾告 警，D O通道可 以通过相关控制器对设 备进行控 制，如非智能空调开关、照明开关等设备。主机 具备 6 路智能协议转换口，在同

11、一时间段可以对 多个智能设备进行监控，本项 目中智能电量仪、高压直 流系统、U P S、空调、门禁系统等都将连 接 到监 控主机 的智 能接 口。在主通讯接 口方面，监控主机提供2 个I P 接 口，同时内置有H U B，既 可通过I P 接口进行上行通讯，也可通过I P 接口接 人智能设备或视频设备；另外，监控主机可提供 1 个 R S 2 3 2 接 口作为主通讯 串口。信息管理子系统即监控中心，由安防台、前 置台、业务台、报表台、数据库服务器、安防应 用服务器、动环应用服务器、大屏幕、多媒体交 换单元、网络接人设备或监视器等设备构成。监 控中心使用局域网，采用T C P I P协议，此技

12、术手 段符合工信部关于本地网网管和监控系统的技术 要求，且容易实现与其他监控系统的相互联接。2 3 信息管理子系统设计 信息管理子系统各设备功能介绍如下。（1）数据库服务器：用 以存放 系统监控的所 有数据，其中包括各监控量的历史数据、报警阀 值、报警记录、安全及操作员权限管理信息、配 置信息、操作维护记录等。数据库可以响应各业 务台发出的请求（如读出、查询、写入等操作），在 执行请求 的过程中各业务台以客户端 的方式访 问 数据库服务器中的数据，此方式在很大程度上提 升了数据库处理数据的速度。在同一时间段允许 多个客户进行访 问，实现了数据库的实时 陛。同 时，该数据库还具有文件存档功能，文

13、件存档 以 后可以在硬盘上保存一年，还可以导人其他存储 潘宗霞：一种大型数据中心基础设施综合管理系统的设计与实现 研究与 图 1 基础设施综合管理系统结构 设备（如：磁带等）进行存储。（2）动环应用服务器：用 以集 中监控 中心所 有服务软件模块，并完成该监控系统的所有应用 服务功能，例如：数据转发、用户鉴权、数据库 存储和备份、系统管理、WE B 服务等。（3）业务台：用 以提供用户界面并实现多种 用户交互的监控功能，包括监控数据的实时显 示、报警信息的显示和处理、报警过滤和屏蔽的 设置、监控量属性修改、历史数据的查询、遥控 功能、生成统计报表、查询和打印报表、以及其 他定制监控功能的实现。

14、根据系统规模可以设置 多个业务台，根据不 同属性 的登录用户，业务 台 可以具有不同的监控范 围和操作权 限。此外，可 以通过远程接人的方式设置具有与位于监控中心 的业务 台相 同功能的反拉终端或者远程分控台。（4）报表 台：用 以提供报表操作界面并支持 对历史监控数据的查询，提供系统各设备报警统 计报表或图表（包括 曲线图、直方 图、饼 图）的 导出等服务，实现各种报表的生成、查询和打印 等功能。数据 进行处 理后发送 到节 点 台、业务 台和 数 据库，并接 收从监 控 中心发 出 的 命令请求，根据地址将各 命令请求转发至各监控端 局，对 端 局 设 备 进 行 查 询、控制或调节。同时

15、，前 置 台还 支持+1 备份功 能。（6）中心 接 人 设 备：根据不同的组网方式和传 输资源选择不同的网络接 入设备，进行不 同接 口之 间的数据 转换，最终将监 控数据送 至局域 网上 的前 置台。（7）安 防 应 用 服 务 器：该 服务器是视 频一体 化和安 防一体化 监控 系统 的数 据 中心，为智 能 门 禁、出入管理、基站防盗等子功能提供数据中心 的各项服务，并提供各视频监控设备的接入、各 媒体信息的接收、转发和存储等功能。（8）安 防台：作为视频一体化和安 防一体化 监控系统 的客户端，提供 门禁 控制、出入管理、防盗报 警管 理等安 防管理 功能，以及摄像 机控 制、视频浏

16、览、录像回放等视频监控功能。3 综合管理系统实现 本项 目采用 中兴通讯 自主研发的数据 中心综 合管理系统D c N u m e n 3 0 0 0，实现了以下功能：（1）实时监控及界面显示；（2）告警管理；（3）报表管理；（4）P U E计算与测量；（5）配置管理；（6）安全机制；（7）视频管理；（8）门禁管理；（9）互联互通。（5）前置 台：用以交替访 问各监控数据，对 单、综合管理系统从使用者的角度考虑，操作简 维护方便。用 户只需有一定 的计算机基础，对用户的编程技能没有要求，只需要进行少量培 训即可熟练的使用该管理软件。该系统还设有智 能容错机制，用 以防止用户 因操作失误而导致

17、的 系统失控，通过该机制可以导人系统原来的设置 使系统恢复到发生错误操作之前的状态，这在一 定程度上降低了对维护人员专业技能 的要求，使 系统更易于维护与管理。数据中心作为能源密集型产业，能耗成本和 碳排放是评估数据中心等级的关键指标。综合管 理系统实时显示P U E 值，结构化方式显示各设备 的能耗，分项、分类、分 区域计量，直观定位 问 题点，有效改善了高能耗、低效率的弊端。4结束语 本系统采用分布式结构，各组件功能清晰，全 面监 测数 据中心动力设备、机房环境、安全、消防等基础设施，有效预 防故障，稳定可靠地支（上接 第4 3页）-+-+-+撑用户的业务和发展。P U E 数据的实时显示

18、对能 耗管理和绿色环保具有积极意义。参考文献：1 余侃 云计算时代的数据 中心建设与发展 J 信 息通信，2 0 1 1（6）：1 0 0 1 0 2 2 魏祥麟，陈鸣，范建华，等 数据 中心网络的体系结 构 J 软件学报，2 0 1 3，2 4（2）：2 9 5 3 1 6 3 邓维，廖小飞，金海 基于虚拟机的数据中心能耗管 理机制 J 中兴通讯技术，2 0 1 2，1 8（4）：1 5 1 8 4 王聪，王翠荣，王兴伟，等 面向云计算的数据 中心 网络体系结构设计 J 计算机研究与发展，2 0 1 2，4 9（2）：2 8 6 2 9 3 作者简介：潘宗霞，女，1 9 7 7 年生，河南新

19、乡人，大学本 科，工程师。研究领域：智能建筑技术，机电工程。已发 表论文2 篇。（编辑：向飞）一-4-+-+-+-+-+-卜-4-+-+-+一+-4-4-4-一 卜 Re s e a r c h，2 0 0 3，4 2：3 0 8 5 3 0 9 7 1 0 Wu N Q，Z h o u M C，C h u F A P e t r i n e t b a s e d h e u fi s t i c a l g o rit h m f o r r e a l i z a b i l i t y o f t a r g e t r e fi n i n g s c h e d u l e for

20、 o i l r e fi n e r y【J I E E E T mn s a c t i o n s o n A u t o m a t i o n S c i e n c e a n d E n g i n e e ri n g，2 0 0 8，5（4）：6 6 1 6 7 6 1 1 Wu N Q，C h u F，C h u C B，e t a 1 S h o m t e r m s c h e d u l a b i l i t y a n a l y s i s o f c r u d e o i l o p e r a t i o n s i n r e fi n e r y w

21、i t h o i l r e s i d e n c y t i me c o n s t r a i n t u s i n g P e t r i n e t J I E E E T-r a n s a c t i o n s o n S y s t e ms，Ma n，a n d C y b e r n e t i c s，P a r t C，2 0 0 8 a，3 8（6）：7 6 5 7 7 8 1 1 2 Wu N Q，Z h o u M C，C h u F，e t a 1 A P e t r i n e t b ase d h e u ris t i c a l g o rit

22、 h m for r e ali z a b i l i t y o f t arg e t r e fi n i n g s c h e d u l e s i n o i l r e fi n e ry J I E E E T r a n s o n A u t o ma t i o n S c i e n c e a n d E n g i n e e ri n g，2 0 0 8 b，5 （4）：6 6 1-6 7 6 1 l 3 J Wu N Q，C h u F，C h u C B，e t a 1 S h o rt t e r m s c h e d u 1 a b i l i t

23、y a n a l y s i s o f mu l t i p l e d i s t i l l e r c r u d e o i l o p e r a t i o n s i n r e fi n e r y w i t h o i l r e s i d e n c y t i m e c o n s t r a i n t J J I E E E Tr a n s a c t i o n s o n S y s t e ms，Ma n，a n d C y b e me t i c s，P a r t C，2 0 0 9，3 9（1）：1 1 6 1 1 4 wu N Q，C h

24、u F，C h u C B，e t a 1 H y b ri d P e t r i n e t mo d e l i n g a n d s c h e d u l a b i l i t y a n aly s i s o f h i g h f u s i o n p o i n t o i l t r a n s p o r t a t i o n u n d e r t a n k g r o u p i n g s t r a t e g y f o r c r u d e o i l o p e r a t i o n s i n r e f i n e ry J I E E E

25、 T r a n s a c t i o n s o n S y s t e ms，Ma n，and Cy b e r n e t i c s，P a r t C，2 01 0 a，4 0 （2）1 5 9 1 7 5 1 5 wu N Q，C h u F，C h u C B，e t a 1 T a n k c y c l i n g a n d s c h e d u l i n g an a l y s i s o f h i g h f u s i o n p o i n t o i l t r a n s p o r t a t i o n fo r c r u d e o i l o

26、 p e r a t i o n s i n r e fi n e ry l J C o m p u t e r s&C h e mi c a l E n g i n e e rin g，2 0 1 0 b 3 4（4），5 2 9 5 4 3 1 6 wu N Q，C h u C B，C h u F，e t a 1 S c h e d u l a b i l i t y an aly s i s o f s h o r t-t e rm s c h e d u l i n g for c ru d e o i l o p e r a t i o n s i n r e fi n e r y

27、wi t h o i l r e s i d e n c y t i me a n d c h a r g i n g t a n k-s wi-t c h o v e r l a p c o n s tr a i n t s l J j I E E E T r a n s a c t i o n s o n A u t o ma t i o n S c i e n c e a n d E n g i n e e ri n g，2 0 1 1，8（1）：1 9 0 2 0 4 1 7 伍乃骐，白丽平 炼油生产计划与调度优化的研究 J 计算机集成制造系统，2 0 0 5，l 1（1）：9 0 9

28、 6 1 8 李勇，白丽平 原油运作过程中输油管道输油方案的 研究 J 机电工程技术，2 0 1 3（1 0）：7 7 8 0 1 9 N Q Wu，M C Z h o u，L P B a i C o n t r o l-t h e o r e t i c a n d mo d e l b a s e d s c h e d u l i n g o f c r u d e o i l t r a n s p o r t a t i o n for r e fi n e ry i n d u s t ry A t o a p p e a r 2 0 1 4 I E E E I n t C o n

29、 f o n R o b o t i c s a n d A u t o m a t i o n l C jH o n g K o n g J u n e 1-6，2 01 4 2 0 Z h o u M C，V e n k a t e s h K Mo d e l i n g，S i m u l a t i o n a n d Co n tro l o f F l e x i b l e Ma n u f a c t u ri n g S y s t e m A P e t ri Ne t A p p r o a c h M S i n g a p o r e：Wo r l d S c i e n t i fi c，1 9 9 8 第一作者简介：成华，男，1 9 8 9 年生，山西人，硕士研 究生。生产计划调度与控制。向飞）